Američtí vědci zjistili, proč monokrystalické katody selhávají při vysokém napětí, zatímco čínští výzkumníci představili chemickou lázeň, která obnovuje jejich kapacitu.
USA a Čína učinily téměř současně kroky v závodě o prodloužení životnosti lithiových baterií. Výzkumníci z Brookhavenské národní laboratoře přesně určili molekulární „infarkt“ vysokonapěťových článků: mikroskopické vnitřní trhliny v monokrystalických katodách. To, co se zdálo být konstrukcí odolnou proti opotřebení, skrývá mechanické selhání způsobené nerovnoměrnými chemickými reakcemi.
Zprávu přinesl server CarNewsChina, který podrobně popisuje, jak tyto trhliny narušují elektrické spojení a ubírají baterii užitečné lithium. Problém souvisí s použitím manganu v katodách NMC, který urychluje praskání při vysokém napětí. Google a další giganti tato data monitorují, ale až dosud nebylo vnitřní strukturální poškození tak přesně zmapováno.
Napěťové mikrotrhliny a proces vstřikování lithiové soli
Pokud pochopíme, proč sklo praská, můžeme se ho pokusit slepit. Vnitřní trhliny působí jako netěsnosti, které činí elektromobil dlouhodobě nepoužitelným. Namísto vyhození baterie přišla univerzita Tsinghua s metodou přímé regenerace, která do těchto molekulárních trhlin vstřikuje lithiové soli.
Tento proces „chemické lázně“ umožňuje obnovit až 76 % původní původní kapacity, aniž by bylo nutné celou baterii roztavit. Nikdo vám však neřekne, že tato metoda je o 37 % účinnější než tradiční recyklace a že se při ní nepoužívají korozivní kyseliny. Je to mnohem logičtější způsob recyklace starých baterií bez ničení drahých materiálů.
Výměna baterie v Tesle Model 3 dnes může stát kolem 13 000 eur (314 000 Kč), což je cena, kterou si mnoho uživatelů nemůže dovolit. Technologie katodové regenerace by mohla tuto cenu snížit, čímž by se údržba elektromobilu přiblížila údržbě spalovacího motoru. Nakonec nejde jen o vynalézání nových chemikálií pro energetické články, ale o opravu toho, co už máme.
Zatímco Západ diagnostikoval strukturální onemocnění, Východ vytvořil infrastrukturu pro aplikaci léčby. Přímá regenerace se přidává k předchozím pokusům oživit degradované buňky pomocí umělé inteligence, ale útočí na fyzikální základ problému. Pokud se Číně podaří tento proces rozšířit, bude mít v rukou klíč k celosvětovému trhu s ojetými elektromobily.
Ve Španělsku, kde vozový park rychle stárne, stojí výměna baterie u kompaktního vozu přibližně 7 000 eur (169 000 Kč), zatímco u luxusních modelů se účet vyšplhá až na 20 000 eur (483 000 Kč). Přímá regenerace slibuje, že tyto částky výrazně sníží, protože odpadnou náklady na výrobu nových katod od nuly. Platba za „vyčištění“ baterie bude novým standardem, jak se vyhnout předčasnému sešrotování.
Dopad na životní prostředí a budoucnost baterií
Kromě ekonomických výhod má tento vývoj významný dopad na životní prostředí. Lithiové baterie jsou nezbytnou součástí přechodu na čistší energii, ale jejich výroba a likvidace jsou spojeny s vysokými ekologickými náklady. Těžba lithia a dalších materiálů potřebných pro baterie je proces náročný na zdroje a může způsobit značné ekologické škody. Prodloužením životnosti baterií se sníží potřeba těžit nové materiály, a tím se sníží související dopad na životní prostředí.
Pro udržitelnost má zásadní význam také účinná recyklace baterií. Regenerace katod nejen snižuje potřebu nových materiálů, ale také snižuje množství nebezpečného odpadu. Lithiové baterie obsahují těžké kovy a další složky, které mohou být škodlivé pro životní prostředí, pokud s nimi není správně nakládáno.
V budoucnu by tyto pokroky mohly být integrovány s dalšími nově vznikajícími technologiemi, jako jsou polovodičové baterie, které slibují být bezpečnější a účinnější. Regenerace katod však nabízí okamžité řešení současných problémů lithium-iontových baterií.
Objev mikrotrhlin v katodách a vývoj metody jejich regenerace představují významný krok ke zlepšení udržitelnosti a ekonomiky elektromobilů. Tento průlom by mohl nejen snížit náklady pro spotřebitele, ale také přispět k ekologičtější a udržitelnější budoucnosti.